DE4446465A1

DE4446465A1 - Seiten- und bremskraftuntersteuernde Hinterradaufhängung für schnellfahrende Krafträder-passive Hinterradlenkung

Info

Publication number: DE4446465A1
Application number: DE19944446465
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Schulze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 1996-06-27

Description

Die Erfindung betrifft eine seiten- und bremskraftuntersteuernde Hinterrad aufhängung für schnellfahrende Krafträder, wobei der negative Nachlauf, d. h. der Vorlauf in Verbindung mit der Seitenelastizität der Radaufhängung wirksam werdend angebracht ist.

Vorbekannt ist eine technische Lösung für zweispurige Straßenfahrzeuge gemäß DD-WP B60 G/265 093 3, die den speziellen Anforderungen für einspurige Fahrzeuge angepaßt werden muß.

Weiterhin sind technische Lösungen nach /1/ und /2/ bekannt.

Die konstruktive Ausführung nach /1/ führt aufgrund unerwünschter Nebeneffekte wie der herabgesetzten Torsionssteifigkeit der Hinterradschwinge, der Gelenkreibung und der Verspannungen des Systems durch Antriebskettenkräfte zu instabilen Fahrverhalten.

Bei der konstruktiven Lösung nach /2/ werden zwar weitgehend die unerwünschten Nebeneffekte von /1/ vermieden, jedoch führt das mit positiven Nachlauf eingebaute Hinterrad quasistatisch nicht zu seitenkraftuntersteuernden Eigenlenkwinkeln, sondern zu übersteuernden Lenkwinkeln, welche die Fahrstabilität bei Kurvenfahrt verschlechtern.

Aufgabe der Erfindung ist es, den negativen Nachlauf, d. h. Vorlauf am Hinterrad in Verbindung mit der Seitenelastizität der Radaufhängung so zu nutzen, daß seiten- und bremskraftuntersteuernde Eigenlenkwinkel am Hinterrad entstehen, die zur Erhöhung der Pendelstabilität, Kurvenstabilität sowie der Stabilität beim Bremsen in der Kurve führen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs genannten Mittel zur Anwendung kommen. Anhand der Zeichnungen Fig. 1-4 wird die erfindungsgemäße Ausführung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die passive Hinterradlenkung eines Motorrades in der Seitenansicht,

Fig. 2 die passive Hinterradlenkung eines Motorrades in der Draufsicht,

Fig. 3 die passive Hinterradlenkung eines Motorrades in der Hintersicht,

Fig. 4 die passive Hinterradlenkung eines Motorrades in der Hintersicht beim Bremsen in der Kurve mit Schräglage.

Fig. 1 zeigt die Hinterradschwinge eines Motorrades (1), die im Schwingenlager (2) am Motorradrahmen um die Querachse drehbar gelagert ist. Die asymmetrische Hinterradschwinge (1) besitzt in der Radmitten-Längsebene ein oberes (3) und ein unteres (4) Kugelgelenk (auch Drehgelenk möglich) in denen das Schwenklager (Radträger) (5) geführt ist. Die Gelenke 3 und 4 sind so angeordnet, daß sich der negative Nachlauf -n zum Kraftangriffspunkt der Seitenkraft F_S im Reifenlatsch- Mittelpunkt 6 ergibt. Punkt 6 ist um den Reifennachlauf n_S gegenüber dem Radaufstandspunkt 7 nach hinten versetzt. Weiterhin ist dargestellt der Vorlaufpunkt 8 des Vorlaufes -n und der am Radträger (5) befestigte Lenkhebel (9) an dem im Punkt 10 die Feder (12) und Dämpfer (13) angreifen.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht dieser Hinterradaufhängung. Daraus ist besonders die Feder (12) erkennbar, über die die gewünschte Seitenelastizität der Radaufhängung erzielt wird. Die Feder (12) ist einerseits mit dem Radträger über den Lenkhebel (9) und andererseits im Punkt 11 mit der Hinterradschwinge (1) verbunden.

Es ist auch möglich, die Feder (12) bei Verwendung einer elastischen Kupplung (14), z. B. Metallbalgkupplung, einzusparen.

Desweiteren ist der Angriff der Seitenkraft F_S am Rad im Punkt 6 eingetragen, die in Verbindung mit der Feder (12) oder der elastischen Kupplung (14) unter Nutzung der positiven Eigenschaften des Vorlaufes -n den seitenkraftuntersteuernden Eigenlenkwinkel β erzeugt.

Die Kraftübertragung von der Bremsscheibe (15) und vom Kettenrad (16) auf die Felge (18) erfolgt über die ungelenkte Radachse (21) und eine Kupplung (14) (z. B. Metallbalgkupplung oder Bogenzahnkupplung usw.), die möglichst reibungsarm die erforderlichen Eigenlenkwinkel β des Hinterrades bis ca. 3° zuläßt.

Die gelenkte Radachse (22) ist im Radträger (5) in den Radlagern (17) gelagert.

Fig. 3 zeigt die Hintersicht dieser Hinterradaufhängung. Diese Ansicht dient im wesentlichen zum besseren Verständnis von Seitenansicht und Draufsicht. Aus dieser Ansicht und aus Fig. 2 ist die zur Aufnahme des Schwenklagers (5) besonders geformte Felge (18) zu erkennen, auf welcher der Reifen (19) montiert ist.

Fig. 4 zeigt die Hintersicht der passiven Hinterradlenkung beim Bremsen in der Kurve mit Schräglage. Es ist zu erkennen, wie infolge der Schräglage der Reifenlatschmittelpunkt (6) seitlich auswandert, so daß die Radbremskraft F_B über den Lenkrollradius r_L ein Lenk-Moment M_BZ = F_B _* r_L erzeugt, was über die Seitenelastizität der Radaufhängung (realisiert über die Feder (12) bzw. über eine elastische Kupplung (14) zu untersteuernden Eigenlenkwinkeln β am Hinterrad führt, die die Stabilität beim Bremsen erhöhen.

Literatur

/1/ Teubert, Ch.; Willumeit, H.-P.: Untersuchung von Motorrädern mit einem passiv gelenktem Hinterrad.
VDI Berichte Nr. 1159, 1994, S. 223-240, VDI-Verlag GmbH Düsseldorf
/2/ Hikichi, T.; Tezuka, Y.: Study on improving the motorcycle high speed stability using a rear wheel self-steering system
- Damping effect on weave mode during straight running -
VDI Berichte Nr. 1159, 1994, S.209-221, VDI-Verlag GmbH Düsseldorf.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung trifft besonders für schnellfahrende Krafträder zu, wobei am Hinterrad der negative Nachlauf, d. h. der Vorlauf in Verbindung mit der Seitenelastizität der Radaufhängung wirksam werdend angebracht ist. Ziel ist es, die Vorteile des negativen Nachlaufes am Hinterrad für seitenkraftuntersteuernde Eigenlenkwinkel so zu nutzen, daß gefährliche Pendelschwingungen des Motorrades vor allem im Hochgeschwindigkeitsbereich stark gedämpft werden.

Neben der erhöhten Dämpfung der Pendelschwingungen wird die Seitenelastizität des Hinterrades gleichzeitig für eine Verbesserung des Bremsverhaltens in der Kurve genutzt, indem durch die Bremskraft in Verbindung mit dem Lenkrollradius untersteuernde Eigenlenkwinkel am Hinterrad erzeugt werden.

Erfindungsgemäß werden die seitenkraftuntersteuernden Eigenlenkwinkel dadurch erzielt, indem die Radachse des Hinterrades über ein Schwenklager (drehbarer Radträger) an der Schwinge geführt wird, wobei die Schwenklagerachse in der Radmitten-Längsebene um den negativen Nachlaufwinkel (=Vorlauf) geneigt ist, so daß sich über eine geeignete Seitenelastizität der Radaufhängung bei Wirkung von Seitenkräften bzw. Bremskräften in der Kurve untersteuernde Eigenlenkwinkel am Hinterrad einstellen können (Fig. 1 bis 4).

Die Seitenelastizität der Radaufhängung wird durch eine am Lenkhebel des Schwenklagers angebrachte Feder (falls erforderlich auch zusätzlichen Dämpfer), die sich an der Schwinge abstützt, bzw. durch Ausnutzung der federnden Wirkung einer elastische Kupplung zur Kraftübertragung von Kettenrad und Bremsscheibe zum Hinterrad erzielt.

Um die Wirksamkeit der passiven Hinterradlenkung auch bei kleinen Seitenkräften zu garantieren, sind Reibkräfte infolge Radlast, Antriebs- und Bremskräften in der Lagerung des Schwenklagers so klein wie möglich zu halten.

Claims

1. Seiten- und bremskraftuntersteuernde Hinterradaufhängung für schnellfahrende Krafträder, wobei der negative Nachlauf, d. h. der Vorlauf in Verbindung mit der Seitenelastizität der Radaufhängung wirksam werdend angebracht ist, gekenn zeichnet dadurch, daß zur Erzielung seiten- und bremskraftuntersteuernder Eigen lenkwinkel, die zur Erhöhung der Pendeldämpfung, der Kurvenstabilität und der Stabilität beim Bremsen in der Kurve beitragen, die Radachse des Hinterrades über ein Schwenklager (drehbarer Radträger) (5) an der Schwinge (1) geführt wird, wobei über die Anordnung der reibungsarmen Lager (3) und (4) in Radmitten-Längsebene der negative Nachlauf -n erzeugt wird.

2. Hinterradaufhängung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzielung einer geeigneten Seitenelastizität der Radaufhängung am Schwenklager (5) der Lenkhebel (9) angebracht ist, in dem sich im Punkt 10 die Feder (12), falls erforderlich zusätzlich der Dämpfer (13), gegenüber der Schwinge (1) im Punkt 11 abstützt.

3. Hinterradaufhängung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Feder (12) eingespart werden kann, wenn für die Seitenelastizität der Radaufhängung die federnde Wirkung einer elastischen Kupplung (14) ausgenutzt wird.

4. Hinterradaufhängung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Kraftübertragung vom Kettenrad und von der Bremsscheibe zum Hinterrad eine Kupplung (14) gewählt wird (z. B. Bogenzahn kupplung oder Metallbalgkupplung), die möglichst reibungsarm die erwünschten Eigenlenkwinkel β bereits bei kleinen Seitenkräften F_S zuläßt.

5. Hinterradaufhängung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Wirkung von Seitenkräften F_S die Steifigkeit der Feder (12) bzw. der elastischen Kupplung (14) Eigenlenkwinkel β bis ca. 3° zuläßt (genaue Größe ist im Versuch zu ermitteln).

6. Hinterradaufhängung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß beim Bremsen in der Kurve untersteuernde Lenk winkel infolge des Lenkmomentes M_BZ = F_B _* r_L (Produkt aus Radbremskraft x Lenkrollradius) und der Seitenelastizität der Radaufhängung entstehen können, welche die Stabilität beim Kurvenbremsen erhöhen.

7. Hinterradaufhängung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Entstehung untersteuernder Lenkwinkel beim Bremsen nicht durch den Bremssattel behindert wird, weshalb vorzugsweise die Bremsscheibe (15) am Kettenrad (16) bzw. auf der ungelenkten Radachse (21) angebracht ist (z. B. bei Kardanantrieb).

8. Hinterradaufhängung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer starr mit dem Hinterrad verbundenen Bremsscheibe der Bremssattel am Schwenklager (5) befestigt ist, womit die passive Lenkbarkeit des Hinterrades auch beim Bremsen gewährleistet wird.